2025年大學(xué)自動(dòng)化基礎(chǔ)技術(shù)（自動(dòng)化基礎(chǔ)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：請(qǐng)將每小題的正確答案填在相應(yīng)的括號(hào)內(nèi)。每題只有一個(gè)正確答案。(總共10題，每題3分，每題給出的選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的被控量進(jìn)行測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換為與給定值進(jìn)行比較的信號(hào)的裝置是（）A.控制器B.傳感器C.執(zhí)行器D.被控對(duì)象2.反饋控制系統(tǒng)中，若反饋信號(hào)與給定信號(hào)相加，則稱為（）A.正反饋B.負(fù)反饋C.前饋D.復(fù)合反饋3.線性定常系統(tǒng)的傳遞函數(shù)取決于（）A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號(hào)C.輸出信號(hào)D.初始條件4.一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=1/(Ts+1)，其時(shí)間常數(shù)T越大，則系統(tǒng)的響應(yīng)速度（）A.越快B.越慢C.不變D.不確定5.二階系統(tǒng)的阻尼比ζ=0.5時(shí)，系統(tǒng)的響應(yīng)特性為（）A.欠阻尼B.過(guò)阻尼C.臨界阻尼D.無(wú)阻尼6.對(duì)于單位階躍輸入，二階欠阻尼系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為（）A.單調(diào)上升B.衰減振蕩C.等幅振蕩D.發(fā)散振蕩7.控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與（）有關(guān)。A.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)B.輸入信號(hào)的形式C.系統(tǒng)的初始條件D.以上都是8.若系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為G(s)H(s)=K/s(s+1)(s+2)，則系統(tǒng)的型別為（）A.0型B.I型C.II型D.III型9.根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，終止于（）A.開(kāi)環(huán)零點(diǎn)B.閉環(huán)極點(diǎn)C.閉環(huán)零點(diǎn)D.無(wú)窮遠(yuǎn)處10.利用頻率特性分析系統(tǒng)性能時(shí)，常用的頻率特性曲線有（）A.幅頻特性曲線B.相頻特性曲線C.對(duì)數(shù)幅頻特性曲線D.以上都是第II卷（非選擇題共70分）11.填空題：（總共5題，每題4分，把答案填在題中橫線上）-自動(dòng)化是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)______、高效、準(zhǔn)確的生產(chǎn)或運(yùn)行。-控制系統(tǒng)的基本組成包括______、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象。-傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出的______與輸入的拉氏變換之比。-二階系統(tǒng)的無(wú)阻尼自然振蕩頻率ωn反映了系統(tǒng)的______特性。-系統(tǒng)的頻率響應(yīng)是指系統(tǒng)對(duì)不同頻率的______輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。12.簡(jiǎn)答題：（總共3題，每題10分）-簡(jiǎn)述反饋控制系統(tǒng)的工作原理。-什么是系統(tǒng)的穩(wěn)定性？判斷線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有哪些？-簡(jiǎn)述根軌跡的繪制規(guī)則。13.計(jì)算題：（總共2題，每題15分）-已知系統(tǒng)的傳遞函數(shù)G(s)=10/(s(s+1)(s+2))，求系統(tǒng)對(duì)單位階躍輸入的響應(yīng)。-設(shè)二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=ωn2/(s2+2ζωns+ωn2)，已知ωn=2，ζ=0.5，求系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)。14.材料分析題：（總共1題，20分）材料：在某自動(dòng)化生產(chǎn)線上，采用了一個(gè)溫度控制系統(tǒng)來(lái)控制產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的溫度。該系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器測(cè)量溫度，并將信號(hào)反饋給控制器，控制器根據(jù)設(shè)定溫度與測(cè)量溫度的差值來(lái)調(diào)節(jié)加熱裝置的功率，以保持溫度穩(wěn)定。已知該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=K/(s(Ts+1))，其中K為比例系數(shù)，T為時(shí)間常數(shù)。在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度波動(dòng)較大，不能很好地滿足生產(chǎn)要求。問(wèn)題：請(qǐng)分析該系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題，并提出改進(jìn)措施。15.綜合應(yīng)用題：（總共1題，20分）設(shè)計(jì)一個(gè)液位控制系統(tǒng)，要求能夠保持液位穩(wěn)定在給定值附近。已知液位傳感器將液位信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大后送入控制器，控制器根據(jù)液位偏差輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，從而控制液位。請(qǐng)畫(huà)出該液位控制系統(tǒng)的原理框圖，并說(shuō)明各環(huán)節(jié)的作用。答案：1.B2.A3.A4.B5.A6.B7.D8.B9.A10.D11.自動(dòng)化是指機(jī)器或裝置在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過(guò)程，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)__自動(dòng)化__、高效、準(zhǔn)確的生產(chǎn)或運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)的基本組成包括__傳感器__、控制器、執(zhí)行器和被控對(duì)象。傳遞函數(shù)是在零初始條件下，系統(tǒng)輸出的__拉氏變換__與輸入的拉氏變換之比。二階系統(tǒng)的無(wú)阻尼自然振蕩頻率ωn反映了系統(tǒng)的__固有頻率__特性。系統(tǒng)的頻率響應(yīng)是指系統(tǒng)對(duì)不同頻率的__正弦__輸入信號(hào)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。12.反饋控制系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)將被控量的測(cè)量值反饋到輸入端，與給定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生偏差信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)偏差信號(hào)產(chǎn)生控制作用，作用于被控對(duì)象，使被控量趨近于給定值。系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指系統(tǒng)在受到外界干擾后，能夠恢復(fù)到原來(lái)平衡狀態(tài)或趨近于一個(gè)新的平衡狀態(tài)的能力。判斷線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法有：勞斯判據(jù)、奈奎斯特判據(jù)等。根軌跡的繪制規(guī)則：根軌跡起始于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)，終止于開(kāi)環(huán)零點(diǎn)或無(wú)窮遠(yuǎn)處；根軌跡的分支數(shù)等于開(kāi)環(huán)極點(diǎn)的個(gè)數(shù)；實(shí)軸上的根軌跡區(qū)間，其右側(cè)開(kāi)環(huán)實(shí)數(shù)極點(diǎn)和零點(diǎn)個(gè)數(shù)之和為奇數(shù)等。13.先將G(s)=10/(s(s+1)(s+2))展開(kāi)為部分分式：G(s)=10/s-5/(s+1)-5/(s+2)。單位階躍輸入的拉氏變換為1/s，系統(tǒng)輸出的拉氏變換Y(s)=G(s)×1/s=(10/s-5/(s+1)-5/(s+2))×1/s=10/s2-5/s(s+1)-5/s(s+2)。再進(jìn)行拉氏反變換可得y(t)=10t-5(1-e^(-t))-5(1-e^(-2t))。已知ωn=2，ζ=0.5，G(s)=4/(s2+2s+4)。單位階躍輸入的拉氏變換為1/s，系統(tǒng)輸出的拉氏變換Y(s)=G(s)×1/s=4/(s(s2+2s+4))。通過(guò)部分分式展開(kāi)和拉氏反變換可得y(t)=1-2e^(-t)cos(√3t)-2√3/3e^(-t)sin(√3t)。14.該系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題：比例系數(shù)K可能不合適，導(dǎo)致調(diào)節(jié)作用過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱；時(shí)間常數(shù)T可能過(guò)大，使得系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，不能及時(shí)跟蹤設(shè)定溫度變化。改進(jìn)措施：適當(dāng)調(diào)整比例系數(shù)K，通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到最佳值；減小時(shí)間常數(shù)T，比如更換響應(yīng)更快的傳感器或執(zhí)行機(jī)